ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- NGUYỄN ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG D
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN ĐỨC THẮNG
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ
DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2014
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-
NGUYỄN ĐỨC THẮNG
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHẤT TẠO NGỌT TRONG MẪU THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ
DỤNG DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS NGUYỄN THỊ ÁNH HƯỜNG
Hà Nội – 2014
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Ánh Hường đã giao đề tài, nhiệt tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn
Tôi xin chân thành cảm ơn GS Peter C Hauser, TS Mai Thanh Đức và ThS Bùi Duy Anh đã thiết kế lắp đặt và hỗ trợ các trang thiết bị cũng như tư vấn
kỹ thuật trong quá trình thực hiện nghiên cứu này
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hóa Phân tích nói riêng và trong khoa Hóa học nói chung đã dạy dỗ, chỉ bảo và động viên tôi trong thời gian học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội
Tôi xin chân thành cảm ơn Nguyễn Thị Liên – sinh viên K56A khoa Hóa học đã đã phối hợp thực hiện nghiên cứu cùng với tôi
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình, các bạn học viên và sinh viên bộ môn Hóa phân tích đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu này
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Học viên
Nguyễn Đức Thắng
Trang 4MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11
1.1 Chất phụ gia thực phẩm 11
1.1.1 Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm 11
1.1.2 Phân loại phụ gia thực phẩm 11
1.1.2.1 Phân loại theo chức năng 11
1.1.2.2 Phân loại dựa trên sức khỏe người tiêu dùng 11
1.1.3 Những nguy hại của phụ gia thực phẩm 11
1.2 Tổng quan về chất tạo ngọt 11
1.2.1 Phân loại chất tạo ngọt 11
1.2.2 Giới thiệu chung về các chất phân tích: Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11
1.2.2.1 Thông tin chung 11
1.2.2.2 Tính chất, ứng dụng và tác hại của Aspartam, Acesulfam kali, Cyclamat, Saccharin 11
1.2.3 Quy định về các chất tạo ngọt 11
1.2.4 Vấn đề sử dụng chất tạo ngọt trong thực phẩm hiện nay 11
1.3 Tổng quan các phương pháp phân tích 11
1.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS 11
1.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại chuyển hóa fourier (FT-IR) 11
1.3.3 Phương pháp sắc ký lỏng (HPLC) 11
1.3.4 Phương pháp điện di mao quản (CE) 11
1.4 Phương pháp điện di mao quản 11
1.4.1 Cấu tạo của một hệ CE cơ bản 11
1.4.2 Các kỹ thuật bơm mẫu trong CE 11
Trang 51.4.3 Các đại lượng trong phương pháp điện di mao quản: độ điện di, tốc độ điện di
và thời gian diện di 11
1.4.4 Phương pháp điện di mao quản với detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) 11
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 11
2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 11
2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 11
2.1.2 Nội dung nghiên cứu 11
2.2 Phương pháp nghiên cứu 11
2.2.1 Phương pháp xử lý mẫu sơ bộ 11
2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 11
2.3 Trang thiết bị và hóa chất 11
2.3.1 Các dụng cụ và thiết bị được sử dụng 11
2.3.2 Hóa chất 11
2.3.2.1 Chất chuẩn 11
2.3.2.2 Hóa chất dung môi 11
2.3.2.3 Chuẩn bị các dung dịch hóa chất 11
2.4 Phương pháp phân tích 11
2.5 Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích 11
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 11
3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu phân tích đồng thời Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (CE-C4D) 11
3.1.1 Khảo sát thành phần và pH của dung dịch đệm điện di 11
3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thế đặt vào hai đầu mao quản 11
3.1.3 Khảo sát lựa chọn thời gian bơm mẫu 11
3.2 Đánh giá phương pháp phân tích 11
3.2.1 Xây dựng đường chuẩn 11 3.2.2 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 11
Trang 63.2.3 Đánh giá độ chụm (độ lặp lại) và độ đúng (độ thu hồi) 11
3.3 Phân tích mẫu thực thực tế 11
3.3.1 Mẫu nước giải khát 11
3.3.2 Mẫu nước chè đỗ đen 11
3.3.3 Mẫu nước mắm 11
3.3.4 Mẫu thạch 11
3.3.5 Kết quả phân tích đối chứng phương pháp CE-C4D với phương pháp HPLC11 KẾT LUẬN 11
TÀI LIỆU THAM KHẢO 11
PHỤ LỤC 14
Trang 7
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Phân loại phụ gia thực phẩm theo chức năng 11
Bảng 1.2 Phân loại chất tạo ngọt 11
Bảng 1.2 Thông tin chung về bốn chất tạo ngọt được lựa chọn trong nghiên cứu 11
Bảng 3.1 Tỉ lệ thành phần đệm Tris/Ches và pH 11
Bảng 3.2 Tỉ lệ thành phần đệm Tis/ His và pH 11
Bảng 3.3 Tỉ lệ thành phần đệm Arg/Mes và pH 11
Bảng 3.4 Tỉ lệ thành phần đệm Arg/CAPS và pH 11
Bảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thế tách (E) đến thời gian di chuyển của các chất phân tích 11
Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu đến diện tích pic (Spic) và thời gian di chuyển (tdc) của Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11
Bảng 3.7 Điều kiện tối ưu cho phân tích hỗn hợp Ace-K, Asp, Cyc, Sac bằng phương pháp điện di mao quản CE-C4D 11
Bảng 3.8 Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11
Bảng 3.9 Phương trình đường chuẩn của Ace-K, Asp, Cyc, Sac 11
Bảng 3.10 Giới hạn phát hiện Ace-K, Asp, Cyc, Sac bằng phương pháp điện di mao quản CE-C4D 11
Bảng 3.11 Độ lặp lại và độ thu hồi trong mẫu thạch của Aspatam, Cyclamat, Saccharin, Acesulfam kali 11
Bảng 3.12 Thông tin về mẫu phân tích 11
Bảng 3.13 Kết quả xác định hàm lượng Acesulfam kali trong mẫu nước mắm
Ông Tây 11
Bảng 3.14 Kết quả xác định hàm lượng Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch 11
Bảng 3.15 Kết quả phân tích đối chứng với phương pháp HPLC 11
Trang 8DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo của một hệ thiết bị phân tích điện di mao quản 11
Hình 1.2 Mặt cắt ngang bề mặt mao quản 11
Hình 1.3 Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản 11
Hình 1.4 Các kĩ thuật bơm mẫu trong phương pháp điện di mao quản 11
Hình 1.5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 11
Hình 1.6 Sơ đồ biểu diễn cấu trúc (A) và mạch điện tương đương (B) của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc 11
Hình 2.1 Ảnh chụp hệ thiết bị CE-C4 D triển khai tại Việt Nam 11
Hình 2.2 Sơ đồ kết nối hệ thống C4D phiên bản bán tự động tại Việt Nam 11
Hình 3.1 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/Ches 11
Hình 3.2 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Tris/His 11
Hình 3.3 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Agr/Mes 11
Hình 3.4 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin với thành phần đệm Arg/CAPS 11
Kết quả cho thấy đối với thành phần đệm Arg/CAPS thì độ phân giải kém đồng thời đường nền không ổn định và kết quả phân tích tốt nhất là ở pH 9,2 11
Để có thể lựa chọn được hệ đệm tốt nhất, các kết quả phân tích ở pH = 9,2 của tất cả các hệ đệm khác nhau được trình bày trong trong hình 3.5 11
Hình 3.5 Điện di đồ so sánh các thành phần đệm điện di ở pH = 9,2 11
Hình 3.6 Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của điện thế tách đến thời gian di chuyển và sự phân tách các pic 11
Hình 3.7 Điện di đồ khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu đến sự phân tách Acesulfam kali, Aspartam, Cyclamat, Saccharin 11
Trang 9Hình 3.8 Đường chuẩn của Acesulfam kali theo diện tích pic 11
Hình 3.9 Đường chuẩn của Aspartam theo diện tích pic 11
Hình 3.10 Đường chuẩn của Cyclamat theo diện tích pic 11
Hình 3.11 Đường chuẩn của Saccharin theo diện tích pic 11
Hình 3.12 Điện di đồ xác định Acesulfam kali trong mẫu nước giải khát 11
Hình 3.14 Điện di đồ xác định Acesulfam kali trong mẫu nước mắm (NM) bằng cách thêm chuẩn Acesulfam kali ở các nồng độ khác nhau (1: NM + 0 ppm Ace-K; 2: NM + 10,0ppm Ace-K; 3: NM + 20,0 ppm Ace-K; 4: NM + 30,0 ppm Ace-K) 11
Hình 3.15 Điện di đồ xác định Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch số 1 bằng phương pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số 1 không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số 1 thêm 20,0ppm Asp và 20,0ppm Ace-K ) 11
Hình 3.16 Điện di đồ xác định Aspartam và Acesulfam kali trong mẫu thạch số 2 bằng phương pháp thêm chuẩn (1: Mẫu thạch số 2 không thêm chuẩn; 2: Mẫu thạch số 2 thêm 20,0ppm Asp và 20,0ppm Ace-K) 11
Trang 10DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trang 1111
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1 Bộ Y tế (2012) - Thông tư số 27/2012/TT-BYT ngày 30/11/2012, Thông tư hướng
dẫn việc quản lí phụ gia thực phẩm
2 Bộ Y tế (2010) - QCVN 8-12:2010/BYT ngày 20/5/2010 , Quy chuẩn kĩ thuật quốc
gia về phụ gia thực phẩm – chất ngọt tổng hợp
3 Nguyễn Thị Ánh Hường (2010), Nghiên cứu xác định các dạng Asen vô cơ trong
nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên –
ĐHQGHN
4 Phạm Luận (2005), Cơ sở lý thuyết của Sắc kí điện di mao quản hiệu năng cao, giáo
trình giảng dạy dành cho sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích, Trường ĐH Khoa học Tự Nhiên Hà Nội
5 Nguyễn Văn Ri (2013), Các phương pháp tách , Sách chuyên đề cao học, Đại học
khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội
6 Tạ Thị Thảo (2010), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, Đại học Quốc gia Hà Nội
7 Bùi Thị Minh Thúy (2014), Xác định một số đường hóa học và chất bảo quản trong
thực phẩm bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao, Luận văn thạc sĩ khoa
học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội
8 http://www.greenfacts.org/en/aspartame/l-3/aspartame-1.htm
Trang 1212
TIẾNG ANH
9 Agata Zygler, Andrzej Wasik, Jacek Namies´nik (2009), Analytical methodologies
for determination of artificialsweeteners in foodstuffs, Trends in Analytical
Chemistry, Vol 28, No 9, pp 1082-1102
10 Ana Beatriz Bergamo, José Alberto Fracassi da Silva, Dosil Pereira de Jesus (2011), Simultaneous determination of aspartame, cyclamate, saccharine in soft drinks and tabletop sweetener fomulations by capillary electrophoresis with
contactless conductivity detection, Insitute of Chemistry, University of Campinas, Brazil, Food Chemistry, Vol 124, pp 1714–1717
11 Andrej Wasik and Manuela Buchgraber (2007), Foodstuffs – Simulaneous determination of nine sweetener by high performance liquid chromatography and
evaporative light scattering detection, Journal of Chromatography A, 1157, pp
187–196
12 Armenta S, Garrigues S, de la Guardia (2004), FTIR determination of Aspartame
and Acesulfame-K in tabletop sweetener, Food chemistry, Vol 52, pp 7798-803
13 Chigusa KOBAYASHI; Mitsuo NAKAZATO; Hirofumi USHIYAMA; Yuka KAWAI; Yukinari TATEISHI; Kazuo YASUDA (1999), Stimultaneous
Determination of five Sweetener in Foods by HPLC, ISSN: 0015-6426, Vol.40,
no.2, page.166-n/a
(2013), determination of artificial sweeteners in sewage sludge samples using pressurised liquid extraction and liquid chromatography–tandem mass
spectrometry, Journal of Chromatography A, Vol 1320, pp 10– 16.
15 Fatma Turak , Mahmure Üstün Özgür , and Abdürrezzak Bozdogan (2009), “PLS-UVSpectrophotometric Method for the Simultaneous, Determination of Ternary Mixture of Sweeteners (Aspartame, Acesulfame-K and Saccharin) in Commercial
Products”, Innovations in Chemical Biology, pp 305-311
Trang 1313
16 Herrmannová M, Krivánková L, Bartos M và Vytras K (2006), Direct
determination of eight sweeteners in foods by capillary isotachophoresis, Journal
of separation science, 29(8): 1132-7
17 Maja SERDAR và Zorka KNEŽEVIC (2011), Determination of artificial sweeteners in beverages and special nutritional products using high performance
18 Marko Stojkovic, Mai Thanh Đức, Peter C Hauser (2013), Determination of artificial sweeteners by capillary electrophoresis with contactless conductivity
detection optimized by hydrodynamic pumping, Department of Chemistry, University of Basel, Spital strasse, Switzerland, Analytica Chimica Acta, 787, pp
254 – 259
19 Mary C Boyce, Determination of additives and organic contaminants in food by
CE and CEC, Edith Cowan University, Perth, WA, Australia, Electrophoresis,
28, pp 4046-4062
20 Natalia E Llamas, Maria S DI nezio, Miriam E Palomeque, Beatriz S Fernández Band (2008), Direct determination of Saccharine and Acesulfam kali in sweetener
and fruit juices powers, Food Anal Methods, 1, pp 43-48
21 Rainer Schuster and Angelika Gratzfeld-Husgen (2009), CZE analysis of artificial
sweeteners and preservatives in drinks, Agilent technologies, No 5990-3402EN
22 Richard A Frazier , Elizabeth L Inns, Nicolo Dossi, Jennifer M Ames, Harry E Nursten (2000), Development of a capillary electrophoresis method for the simultaneous analysis of artificial sweetener, preservatives and colours in soft
drinks, Journal of Chromatography A, 876, pp 213–220
23 Yang DJ, Chen B (2009), Stimultaneous determination of nonnutritive sweetener in
24 Yu H.Lin, Shin S.Chou, Fuu Sheu and Yuan T.Shyu (2000), Simultaneous of sweetener and preservatives in preserved fruits by Micellar electrokinetic
Trang 1414
capillary chromatography, Journal of Chromatographic Science, Vol 38, pp
345-352
25 Zhu Y, Guo Y, Ye M, James FS (2005), Separarion and simultaneous determination of four artificial sweetener in food and beverages by ion